Les verres sont des solides amorphes (non cristallins) largement utilisés dans la vie quotidienne et dans les instruments technologiques. Il est important de comprendre le comportement des matériaux qui forment les verres; C'est, étudier la dynamique de leur transition vitreuse, qui est le passage de l'état liquide à l'état verre avec une température décroissante ou une pression croissante. De multiples modèles théoriques ont été développés pour expliquer la dynamique de relaxation des matériaux qui forment les verres. Un de ces modèles est la théorie de la facilitation dynamique, qui prédit que la dynamique des systèmes est hétérogène et que la relaxation présente un comportement parabolique.

"Les prédictions générales de la théorie de la facilitation dynamique sont valables pour les systèmes thermiques, " explique le chercheur principal Masaharu Isobe. " Cependant, cette théorie n'avait pas été étendue aux systèmes contrôlés par la pression."

Les chercheurs ont étudié numériquement le comportement de transition vitreuse de mélanges binaires bidimensionnels de systèmes de particules dures (disque dur) en considérant la pression plutôt que la température comme la variable principale. Leurs objectifs étaient de déterminer les propriétés générales de la relaxation lente dans des conditions supercompressées et d'étudier si la théorie de la facilitation dynamique était applicable aux systèmes de disques durs à haute pression.

Ils ont utilisé la méthode Monte Carlo de la chaîne d'événements pour calculer les états d'équilibre de divers systèmes de disques durs à différentes pressions. Cette méthode a permis les phases d'équilibre dans les systèmes, y compris amorphe, cristallin mixte, composite cristallin-amorphe, et cristallin — à identifier avec précision. Par conséquent, les chercheurs pourraient sonder la dynamique de relaxation dans la région supercompressée souhaitée. Ils ont constaté que leurs résultats corroboraient la théorie de la facilitation dynamique de deux manières.

"Nous avons confirmé que des excitations effectives localisées distribuées de manière aléatoire dans les systèmes équilibrés facilitaient la relaxation et que les temps de relaxation moyens s'étendaient avec l'augmentation de la compression, " dit Isobe. " Ces deux résultats indiquent que la théorie de la facilitation dynamique est applicable aux systèmes de disques durs supercompressés. "

Ces résultats élargissent les connaissances fondamentales sur le comportement des matériaux sous pression, et peut contribuer au développement de verres avec des propriétés souhaitées pour des applications spécifiques.